2020 MIT6.s081 Lab: xv6 lazy page allocation

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实验链接

https://pdos.csail.mit.edu/6.S081/2020/labs/lazy.html

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实验

Eliminate allocation from sbrk()

该题比较简单，只需要在文件kernel/syspro.c文件中，将函数sys_fork改为如下内容即可(只增减proc的大小，不实际分配物理内存)：

uint64
sys_sbrk(void)
{
  int addr;
  int n;

  if(argint(0, &n) < 0)
    return -1;
  addr = myproc()->sz;
  myproc()->sz = addr + n;
  return addr;
}
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Lazy allocation

1. 更改文件kernel/trap.c的usertrap函数。

   
    } else if((which_dev = devintr()) != 0){
       // ok
     // begin+++++   
     } else if (r_scause() == 15 || r_scause() == 13) {
       uint64 va = r_stval();
       if (uvmalloc(p->pagetable, PGROUNDDOWN(va), PGSIZE + PGROUNDDOWN(va)) == 0) {
         p->killed = 1;
       }
     // end+++++   
     } else {
       printf("usertrap(): unexpected scause %p pid=%d\n", r_scause(), p->pid);
       printf("            sepc=%p stval=%p\n", r_sepc(), r_stval());
       p->killed = 1;
     }
    ....
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2. 更改文件kernel/vm.c的uvmunmap函数，在找到无效的叶子节点时，直接跳过，而不是panic。

   void
   uvmunmap(pagetable_t pagetable, uint64 va, uint64 npages, int do_free)
   {
     uint64 a;
     pte_t *pte;
   
     if((va % PGSIZE) != 0)
       panic("uvmunmap: not aligned");
   
     for(a = va; a < va + npages*PGSIZE; a += PGSIZE){
       if((pte = walk(pagetable, a, 0)) == 0)
         panic("uvmunmap: walk");
       if((*pte & PTE_V) == 0)
         continue; //+++++++++
       if(PTE_FLAGS(*pte) == PTE_V)
         panic("uvmunmap: not a leaf");
       if(do_free){
         uint64 pa = PTE2PA(*pte);
         kfree((void*)pa);
       }
       *pte = 0;
     }
   }
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3. 执行结果：
   

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Lazytests and Usertests

按照提示进行修改即可。

1. kernel/sysproc.c文件，修改sys_sbrk函数为如下内容：

   uint64
   sys_sbrk(void)
   {
     uint64 addr;
     int n;
   
     if(argint(0, &n) < 0)
       return -1;
     struct proc* p = myproc();
     addr = p->sz;
     if (p->sz + n >= MAXVA || p->sz + n < 0) {
       return addr;
     }
   
     if (n < 0) {
       uvmdealloc(p->pagetable, addr, addr + n);
     }
     p->sz = p->sz + n;
     return addr;
   }
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2. 文件kernel/trap.c文件，修改usertrap文件为如下内容：

   // ++++ begin ++++++++++
   } else if (r_scause() == 15 || r_scause() == 13) {
       uint64 va = r_stval();
       if (va >= p->sz || va < PGROUNDUP(p->trapframe->sp) || va >= MAXVA) { // pagefault的地址大于sbrk的最大值
         p->killed = 1;
       } else {
         if (uvmalloc(p->pagetable, PGROUNDDOWN(va), PGSIZE + PGROUNDDOWN(va)) == 0) {
           p->killed = 1;
         }
       }
     // ++++ end+++++++++++++++++  
     } else {
   
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3. 文件 kernel/vm.c，修改如下内容：

   // begin++++
   #define SYS_sigalarm 22
   #define SYS_sigreturn 23
   // end++++
   
   ...
   uint64
   walkaddr(pagetable_t pagetable, uint64 va)
   {
     pte_t *pte;
     uint64 pa;
     struct proc* p = myproc();
   
     if(va >= MAXVA)
       return 0;
   
     pte = walk(pagetable, va, 0);
     // begin ++++  
     if(pte == 0 || (*pte & PTE_V) == 0) {
   
       if (va >= p->sz || va < PGROUNDUP(p->trapframe->sp) || va >= MAXVA) { // pagefault的地址大于sbrk的最大值
         // p->killed = 1;
         return 0;
       } else {
         if (uvmalloc(p->pagetable, PGROUNDDOWN(va), PGSIZE + PGROUNDDOWN(va)) == 0) {
           // p->killed = 1;
           return 0;
         }
         return walkaddr(p->pagetable, va);
       }
     }
     // end +++ 
     if((*pte & PTE_U) == 0)
       return 0;
     pa = PTE2PA(*pte);
     return pa;
   }
   ...
       
       
   int
   uvmcopy(pagetable_t old, pagetable_t new, uint64 sz)
   {
     pte_t *pte;
     uint64 pa, i;
     uint flags;
     char *mem;
   
     for(i = 0; i < sz; i += PGSIZE) {
       if((pte = walk(old, i, 0)) == 0)
         continue; // change 
       if((*pte & PTE_V) == 0)
         continue; // change
       pa = PTE2PA(*pte);
       flags = PTE_FLAGS(*pte);
       if((mem = kalloc()) == 0)
         goto err;
       memmove(mem, (char*)pa, PGSIZE);
       if(mappages(new, i, PGSIZE, (uint64)mem, flags) != 0){
         kfree(mem);
         goto err;
       }
     }
     return 0;
   
    err:
     uvmunmap(new, 0, i / PGSIZE, 1);
     return -1;
   }    
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4. 查看结果
   

   
   

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提交结果

$ git commit -m "lab page tabls"
$ make handin
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查看结果

登录网站https://6828.scripts.mit.edu/2020/handin.py/student，可以看到提交的结果。

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常用命令

1. ctrl + a c，进入qemu的console页面；
   1. 在console页面，输入info mem，可以打印当前的page table。

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参考链接

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Github

https://github.com/aerfalwl/mit-xv6-labs-2020.git